高精度自動對焦裝置的製作方法

2023-09-17 18:43:10 2

專利名稱：高精度自動對焦裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動對焦裝置，具體涉及一種用於低視力電子助視器裝置的高精
度自動對焦裝置。
背景技術：
目前，助視器主要分為兩大類，即光學助視器和電子助視器。光學助視器是一種 藉助光學性能的作用，以提高低視力患者視覺活動水平的裝置。電子助視器又稱閉路電視 助視器，是由Potts等於1959年首次應用於低視力患者，當時並未引起各國低視力專家們 的重視，直至大約IO年以後，由於Weed及Genensky等的工作，才使電子助視器逐步得到推 廣。電子助視器基本結構包括變焦距攝影鏡頭、CCD、顯示器以及二維移動的文件臺等。電 子助視器多數為臺式，少數為可攜式或手持式，目前最新型的是頭盔式設計。
電子助視器中最關鍵的部分是變焦系統裝置，現有常見的變焦裝置都是以機械方 式實現自動變焦，在變倍組旁加一驅動裝置(如馬達)驅動變焦桶，實現機械變焦。該自動 變焦裝置包括導向筒、光學變焦桶、馬達及齒輪，固定座將馬達固定於光學變焦桶上，馬達 與光學變焦桶之間通過帶傳動實現變倍組件與補償組件的同步進行，對於變焦桶的加工精 度要求較高，而且帶傳動容易打滑、噪音大，因此現有的對焦裝置存在以下缺點1、機械精 度要求高，加工難度大；2、噪音大；3、短焦和長焦成像質量較差；4、組裝不方便。

發明內容
為了克服現有的自動變焦裝置精度要求高，加工難度大、噪音大、短焦和長焦成像
質量差及組裝不方便的不足，本發明提供一種高精度自動對焦裝置，該高精度自動對焦裝
置提高了成像質量和對焦精度，保證了像質穩定，組裝方便，便於鏡頭清潔或更換。
本發明的技術方案是該高精度自動對焦裝置包括前、後固定透鏡組件、變倍組
件、補償組件及鏡筒，鏡筒的上端通過調焦聯接環連接前固定透鏡組件，鏡筒的下端依次連
接後固定透鏡組件及CCD接口套，鏡筒內設有2個導杆，變倍組件及補償組件設在鏡筒內且
均可沿導杆上下滑動，變倍組件及補償組件分別與設置在鏡筒外絲槓傳動的變倍驅動組件
及補償驅動組件相連，鏡筒外設置有與變倍組件相連的位移傳感器，所述的補償組件與後
固定透鏡組件之間設有自動光圈。 所述的變倍驅動組件包含變倍撥杆、變倍絲槓及變倍步進馬達，變倍撥杆與變倍
絲槓絲扣配合相連，變倍絲槓與變倍步進馬達的輸出軸相連，變倍撥杆與變倍組件相連接；
補償驅動組件包含補償撥杆、補償絲槓及補償步進馬達，補償撥杆與補償絲槓絲扣配合相
連，補償絲槓與補償步進馬達的輸出軸相連，補償撥杆與補償組件相連接。 所述的變倍組件主要由變倍膠合透鏡、變倍透鏡、變倍壓圈及變倍鏡框組成，變倍
膠合透鏡及變倍透鏡平行安裝於變倍鏡框內並由變倍壓圈鎖緊，變倍壓圈的邊緣上設有2
個豁口 ；變倍鏡框的正面設有2個穿過導杆的通孔，變倍鏡框的不同側面分別設開口槽及
盲孔，位移傳感器上設有插接在盲孔內的柱銷，變倍撥杆安裝於該開口槽內。
所述的補償組件包含補償壓圈、補償膠合透鏡、補償鏡框、補償擋圈及補償透鏡， 補償透鏡、補償擋圈及補償膠合透鏡依次同軸裝入補償鏡框內並由補償壓圈鎖緊，補償壓 圈的邊緣上設有2個豁口 ，補償鏡框的正面設有穿過導杆的2個通孔，補償鏡框的側面設有 開口槽，補償撥杆安裝於該開口槽內。 所述的變倍撥杆及補償撥杆的結構相同，變倍撥杆及補償撥杆與變倍絲槓及補償 絲槓配合部分的形狀為"叉"形且內壁一側設有齒條。 所述的變倍撥杆及補償撥杆上設有通孔且分別套在變倍光杆及補償光杆上。
所述的前、後固定透鏡組件分別置於鏡筒的上下兩端，其光學組件分別安裝於前、 後鏡框內，前、後鏡框的相對應面上設有同軸盲孔，導杆的兩端分別插在前、後鏡框的盲孔 內。 所述的後鏡框與CCD接口套之間通過螺紋套相連接。 本發明具有如下有益效果由於採取上述方案，採用了位移傳感器和自動光圈的 雙反饋系統方式使補償組件實現完全的補償，提高了對焦的精度及成像質量；變倍驅動組 件、補償驅動組件、自動光圈、位置傳感器都安裝在鏡筒上，從而使得該裝置結構緊湊，體積 小；利用高精度的絲槓傳動替代了現有技術的帶傳動，在對焦過程中，鏡筒與變倍組件、補 償組件之間不產生相對的旋轉，變倍組件及補償組件沿鏡筒的軸線方向直線運動，保證了 前、後固定透鏡組件、變倍組件、補償組件及鏡筒的同軸度，易加工，組裝方便，消除了噪音； 同時也保證了短焦和長焦成像質量和對焦精度。


附圖1是本發明的結構剖視圖；
附圖2是圖1中A-A結構剖視圖； 附圖3是圖1中變倍撥杆51及補償撥杆61的結構示意圖。 圖中1-前固定透鏡組件，2-後固定透鏡組件，3-變倍組件，4-補償組件，5-變倍
驅動組件，6-補償驅動組件，7-鏡筒，8-調焦聯接環，9-CCD接口套，10-導杆，11-位移傳感
器，12-前鏡框，13-後鏡框，14-螺紋套，15-自動光圈； 31-變倍膠合透鏡，32-變倍透鏡，33-變倍壓圈，34-變倍鏡框； 41-補償壓圈，42-補償膠合透鏡，43-補償鏡框，44-補償擋圈，45-補償透鏡； 51-變倍撥杆，52-變倍絲槓，53-變倍步進馬達，54-變倍光杆； 61-補償撥杆，62-補償絲槓，63-補償步進馬達，64-補償光杆。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明 由圖1結合圖2所示，該高精度自動對焦裝置，包括前、後固定透鏡組件(1，2)、變 倍組件3、補償組件4及鏡筒7，鏡筒7的上端通過調焦聯接環8連接前固定透鏡組件1，帶 有一定的手動調節範圍，以更好的滿足系統的光學性能。鏡筒7的下端依次連接後固定透 鏡組件2及CCD接口套9，鏡筒7內設有2個導杆IO，變倍組件3及補償組件4設在鏡筒7 內且均可沿導杆10上下滑動，變倍組件3及補償組件4分別與設置在鏡筒7外絲槓傳動的 變倍驅動組件5及補償驅動組件6相連，鏡筒7外設置有與變倍組件3相連的位移傳感器11，位移傳感器11對變倍組件3的位置進行實時檢測，並將信號反饋到補償組件4。補償組 件4與後固定透鏡組件2之間設有自動光圈15，自動光圈15通過控制信號可自動控制光學 系統中補償組件4和後固定透鏡組2之間的透光量，並將信號反饋到補償組件4。由於採 用了位移傳感器11和自動光圈15的雙反饋系統方式使補償組件4實現完全的對焦補償， 提高了對焦的精度及成像質量；變倍驅動組件5、補償驅動組件6、自動光圈15、位置傳感器 11都安裝在鏡筒7上，從而使得該裝置結構緊湊，體積小；利用高精度的絲槓傳動替代了現 有技術的帶傳動，在對焦過程中，鏡筒7與變倍組件3、補償組件4之間不產生相對的旋轉， 變倍組件3及補償組件4沿鏡筒7的軸線方向直線運動，保證了前、後固定透鏡組件(1， 2)、 變倍組件3、補償組件4及鏡筒7的同軸度，易加工，組裝方便，消除了噪音；同時也提高了 短焦成像質量和對焦精度。 由圖1所示，所述的變倍驅動組件5包含變倍撥杆51、變倍絲槓52及變倍步進馬 達53，變倍撥杆51與變倍絲槓52絲扣配合相連，變倍絲槓52與變倍步進馬達53的輸出軸 相連，變倍撥杆51與變倍組件3相連接；補償驅動組件6包含補償撥杆61、補償絲槓62及 補償步進馬達63，補償撥杆61與補償絲槓62絲扣配合相連，補償絲槓62與補償步進馬達 63的輸出軸相連，補償撥杆61與補償組件4相連接。變倍步進馬達53及補償步進馬達63 接受信號動作可通過相應的絲槓帶動變倍組件3及補償組件4動作，實現自動對焦和補償。
由圖1所示，所述的變倍組件3主要由變倍膠合透鏡31 、變倍透鏡32、變倍壓圈33 及變倍鏡框34組成，變倍膠合透鏡31及變倍透鏡32同軸安裝於變倍鏡框34內並由變倍 壓圈33鎖緊，變倍壓圈33的邊緣上設有2個豁口，便於安裝拆卸；變倍鏡框34的正面設有 2個穿過導杆10的通孔，變倍鏡框34的不同側面分別設開口槽及盲孔，位移傳感器11上設 有插接在盲孔內的柱銷，變倍撥杆51安裝於該開口槽內。變倍撥杆51可帶動變倍鏡框34 沿導杆10直線運動。 由圖1所示，所述的補償組件4包含補償壓圈41、補償膠合透鏡42、補償鏡框43、 補償擋圈44及補償透鏡45，補償透鏡45、補償擋圈44及補償膠合透鏡42依次同軸裝入補 償鏡框43內並由補償壓圈41鎖緊，補償壓圈41的邊緣上設有2個豁口，便於安裝拆卸；補 償鏡框43的正面設有穿過導杆10的2個通孔，補償鏡框43的側面設有開口槽，補償撥杆 61安裝於該開口槽內。補償撥杆61可帶動補償鏡框43沿導杆10直線運動。
由圖1結合圖3所示，變倍撥杆51及補償撥杆61的結構相同，變倍撥杆51及補 償撥杆61與變倍絲槓52及補償絲槓62配合部分的形狀為"叉"形且內壁一側設有齒條， 為了減小磨擦阻力，對應的另一側間隔開有槽口 ，用以減小變倍撥杆51及補償撥杆61與變 倍絲槓52及補償絲槓62的接觸面積。變倍撥杆51及補償撥杆61與變倍絲槓52及補償 絲槓62之間分別形成開式的絲扣配合，變倍絲槓52及補償絲槓62與導杆10之間的不平 行度不會對變倍撥杆51及補償撥杆61產生影B向，即不會在變倍組件3及補償組件4上產 生偏轉力矩而使其卡住，在裝配時對變倍絲槓52及補償絲槓62的軸向精度要求不高，裝配 方便，同時也保證了變倍組件3及補償組件4的對焦精度及補償精度。
由圖1結合圖3所示，變倍撥杆51及補償撥杆61上設有通孔且分別套在變倍光 杆54及補償光杆64上。變倍光杆54及補償光杆64起到限位的作用，可避免因振動或其 它原因造成變倍撥杆51及補償撥杆61與變倍絲槓52及補償絲槓62脫離。
由圖1結合圖2所示，所述的前、後固定透鏡組件(1，2)分別置於鏡筒7的上下兩端，其光學組件分別安裝於前、後鏡框(12， 13)內，前、後鏡框(12,13)的相對應面上設有同 軸盲孔，導杆10的兩端分別插在前、後鏡框(12,13)的盲孔內。保證了前、後固定透鏡組件 (1，2)、變倍組件3及補償組件4的同軸度。 由圖1結合圖2所示，後鏡框(13)與CCD接口套9之間通過螺紋套14相連接。安 裝拆卸方便。 實際使用時，所述的變倍驅動組件5帶動所述變倍組件3進行變焦，待停止時，所 述位移傳感器11的位置信號經處理後反饋給所述自動光圈15以控制相應的光通量，同時 將位置信號反饋給補償驅動組件4，帶動所述補償組件4來回補償，CCD單元進行圖像採集 信號的不斷比對處理直至找到最佳的圖像質量時反饋給所述補償驅動組件4以停止補償。
權利要求
一種高精度自動對焦裝置，包括前、後固定透鏡組件(1，2)、變倍組件(3)、補償組件(4)及鏡筒(7)，鏡筒(7)的上端通過調焦聯接環(8)連接前固定透鏡組件(1)，鏡筒(7)的下端依次連接後固定透鏡組件(2)及CCD接口套(9)，其特徵在於鏡筒(7)內設有2個導杆(10)，變倍組件(3)及補償組件(4)設在鏡筒(7)內且均可沿導杆(10)上下滑動，變倍組件(3)及補償組件(4)分別與設置在鏡筒(7)外絲槓傳動的變倍驅動組件(5)及補償驅動組件(6)相連，鏡筒(7)外設置有與變倍組件(3)相連的位移傳感器(11)，補償組件(4)與後固定透鏡組件(2)之間設有自動光圈(15)。
2. 根據權利要求l所述的高精度自動對焦裝置，其特徵在於所述的變倍驅動組件(5) 包含變倍撥杆(51)、變倍絲槓(52)及變倍步進馬達(53)，變倍撥杆(51)與變倍絲槓(52) 絲扣配合相連，變倍絲槓(52)與變倍步進馬達(53)的輸出軸相連，變倍撥杆(51)與變倍 組件(3)相連接；補償驅動組件(6)包含補償撥杆(61)、補償絲槓(62)及補償步進馬達 (63)，補償撥杆(61)與補償絲槓(62)絲扣配合相連，補償絲槓(62)與補償步進馬達(63) 的輸出軸相連，補償撥杆(61)與補償組件(4)相連接。
3. 根據權利要求2所述的高精度自動對焦裝置，其特徵在於變倍組件(3)主要由變 倍膠合透鏡(31)、變倍透鏡(32)、變倍壓圈(33)及變倍鏡框(34)組成，變倍膠合透鏡(31) 及變倍透鏡(32)同軸安裝於變倍鏡框(34)內並由變倍壓圈(33)鎖緊，變倍壓圈(33)的 邊緣上設有2個豁口 ；變倍鏡框(34)的正面設有2個穿過導杆(10)的通孔，變倍鏡框(34) 的不同側面分別設開口槽及盲孔，位移傳感器(11)上設有插接在盲孔內的柱銷，變倍撥杆 (51)安裝於該開口槽內。
4. 根據權利要求2所述的高精度自動對焦裝置，其特徵在於補償組件(4)包含補償 壓圈(41)、補償膠合透鏡(42)、補償鏡框(43)、補償擋圈(44)及補償透鏡(45)，補償透鏡 (45)、補償擋圈(44)及補償膠合透鏡(42)依次同軸裝入補償鏡框(43)內並由補償壓圈 (41)鎖緊，補償壓圈(41)的邊緣上設有2個豁口，補償鏡框(43)的正面設有穿過導杆(10) 的2個通孔，補償鏡框(43)的側面設有開口槽，補償撥杆(61)安裝於該開口槽內。
5. 根據權利要求2、3或4所述的高精度自動對焦裝置，其特徵在於變倍撥杆(51)及 補償撥杆(61)的結構相同，變倍撥杆(51)及補償撥杆(61)與變倍絲槓(52)及補償絲槓 (62)配合部分的形狀為"叉"形且內壁一側設有齒條。
6. 根據權利要求5所述的高精度自動對焦裝置，其特徵在於變倍撥杆(51)及補償撥 杆(61)上設有通孔且分別套在變倍光杆(54)及補償光杆(64)上。
7. 根據權利要求1、2、3或4所述的高精度自動對焦裝置，其特徵在於前、後固定透鏡 組件(1，2)分別置於鏡筒(7)的上下兩端，其光學組件分別安裝於前、後鏡框(12,13)內， 前、後鏡框(12,13)的相對應面上設有同軸盲孔，導杆(10)的兩端分別插在前、後鏡框(12， 13)的盲孔內。
8. 根據權利要求7所述的高精度自動對焦裝置，其特徵在於後鏡框(13)與CCD接口 套(9)之間通過螺紋套(14)相連接。
全文摘要
一種高精度自動對焦裝置。主要解決現有的自動變焦裝置精度要求高，加工難度大、噪音大、短焦和長焦成像質量差及組裝不方便的問題。其特徵在於鏡筒(7)內設有2個導杆(10)，變倍組件(3)及補償組件(4)設在鏡筒(7)內且均可沿導杆(10)上下滑動，變倍組件(3)及補償組件(4)分別與設置在鏡筒(7)外絲槓傳動的變倍驅動組件(5)及補償驅動組件(6)相連，鏡筒(7)外設置有與變倍組件(3)相連的位移傳感器(11)，補償組件(4)與後固定透鏡組件(2)之間設有自動光圈(15)。該高精度自動對焦裝置提高了成像質量和對焦精度，保證了像質穩定，組裝方便，便於鏡頭清潔或更換。
文檔編號G02B7/09GK101710206SQ200910155310
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月9日 優先權日2009年12月9日
發明者馮海華, 厲以宇, 呂帆, 瞿佳, 陳浩 申請人:溫州醫學院